化工机械基础期末复习题及答案

化工机械基础期末复习题及答案

化工设备机械基础复习题一选择题

1、材料的刚度条件是指构件抵抗（B）的能力。A．破坏B．变形C．稳定性D．韧性

2、一梁截面上剪力左上右下，弯矩左顺右逆，描述正确的是（A）。A．剪力弯矩均为正B．剪力弯矩均为负C．剪力为正弯矩为负D．剪力为负弯矩为正

3、内压容器封头直边的作用是（B）。

A．制造加工容易B．防止热应力与边缘应力叠加C．局部加强D．节约材料4、构件的强度、刚度和稳定性（C）

A．只与材料的力学性质有关；B．只与构件的形状尺寸有关；C．与A和B都有关；D．与A和B都无关。

5、为保证整个机器设备在外力作用下安全可靠地工作，它们的每个构件必须满足三个基本条件，即要有足够的（C）

A．强度、刚度、塑性B.塑性、韧性、稳定性C．强度、刚度、稳定性D.塑性、韧性、强度6、下述类型设备中，承压性能最好的是（A）。

A．球形容器B．圆筒形容器C．方形容器D．椭圆形容器7、平面一般力系的平衡条件为（B）A．F某0,Fy0B．F某0,Fy0,Mo(Fi)0 C．F某0D．F某0,Mo(Fi)0

8、受外压的圆筒壳体其破坏形式为失稳的是（C）A．长圆筒、刚性圆筒B．短圆筒、刚性圆筒C．长圆筒、短圆筒D．长圆筒、短圆筒、刚性圆筒9、单元体上的主平面是指（A）

A．剪应力为零的平面B．既有正应力又有剪应力的平面C．正应力为零的平面D．既没有正应力又没有剪应力的平面

10、优质非合金钢20g表示（D）A．含碳量为千分之20的容器用钢B．含碳量为万分之20的容器用钢C．含碳量为千分之20的锅炉用钢D．含碳量为万分之20的锅炉用钢

11、关于低碳钢试样拉伸至屈服时，有以下结论，正确的是（D）

A．应力和塑性变形很快增加，因而认为材料失效；B．应力和塑性变形虽然很快增加，但不意味着材料失效；C．应力不增加，塑性变形很快增加，因而认为材料失效；D．应力不增加，塑性变形很快增加，但不意味着材料失效12、在承受内压的圆柱形容器上开椭圆孔，应使椭圆的长轴（B）A．与筒体轴线平行B．与筒体轴线垂直C．与筒体轴线成45度角D．任何方向均可13、下述材料中哪一个与其它材料不同类（C/D）。A．低碳钢B．优质钢C．铜D．铸铁14、当采用无缝钢管作为筒体时，其公称直径为（A）A．管子的外径B．管子的内径C．管子的平均直径D．管子的公称直径

15、用三种不同材料制成尺寸相同的试件，在相同的试验条件下进行拉伸试验，得到的应力—应变曲线如图示。比较三条曲线，可知拉伸强度最高、弹性模量最大、塑性最好的材料是（A）

A．a、b、cB．b、c、aC．b、a、cD．c、b、a

16、化工容器就其整体而言，通常属于轴对称问题，是因为（D）A．壳体的几何形状对称于回转轴B．约束对称于回转轴C．所受外力对称于回转轴D．A、B、C均是17、根据小变形条件，可以认为（D）A．构件不变形B．构件不破坏

C．构件仅发生弹性变形D．构件的变形远小于其原始尺寸

18、图示两截面面积相等，则抗弯截面模量Wz1/Wz2为（D）

(1)(2)

A.2.25

B.1.0

C.0.67

D.1.519、下述容器中哪一个易发生失稳（D）

A．高大立式容器B．高压容器C．内压容器D．外压容器20、下述设备哪一项不属于三类压力容器（D）A．容积为60m3球形储罐B．移动式压力容器C．高压容器D．低压管壳式余热锅炉21、卧式布置的容器其受力情况可简化为（C）

A．受均布载荷的简支梁B．受集中载荷作用的简支梁C．受均布载荷的外伸梁D．受集中载荷作用的外伸梁22、下述各项中哪一个不属于容器附件（D）。

A．视镜B．人孔C．液位计D．容器外保温23、下述措施哪一项不会改善梁的强度与刚度（D）。A．集中力改为分布力B．将简支梁变为外伸梁C．将矩形梁改为工字钢梁D．将矩形梁改为圆形梁24、优质碳钢与普通碳钢的划分是依据（D）的不同。A．含碳量B．防腐性能C．强度D．S+P含量

25、若轴向拉伸等直杆选用同种材料，三种不同的截面形状：圆形、正方形、空心圆，比较三种情况的材料用量，则（D）

A．正方形截面最省料B．圆形截面最省料C．空心圆截面最省料D．三者用料相同26、下列封头受力状况最好的是（A）P142

A．球形封头B．椭圆形封头C．碟形封头D．平板封头27、容器的标准化参数包括（B）。

A．公称直径和公称容积B．公称直径和公称压力C．公称压力和壁厚D．公称质量和公称容积

28、压力容器设计中，碳素钢及低合金钢要求的最小厚度为（A）。A．3mmB．4mmC．5mmD．6mm29、化工装置中下述哪个设备受力可视为扭转

变形（B）。A．承受风压的塔器B．转动的泵轴C．容器的拉杆D．塔器

的地脚螺栓

30、从受力角度分析，锥形壳体（B）处应力最大，因此开孔应避开

此位置。A．锥顶B．锥底C．锥顶与锥底中间处D．各部位相同31、下述

材料中哪一个归属优质碳钢（B）。

A．1Cr13B．20C．1Cr25Si2D．16MnDR32、下述哪一种封头没有直边（D）。

A．椭圆形封头B．碟形封头C．球冠封头D．大端折边锥形封头33、

以下材料哪一个是压力容器专用钢（B）

A．Q235-AB．16MnRC．20gD．0Cr18Ni9Ti34、中压容器的压力范围为（B）

A．0.1MPaP1.6MPaB．1.6MPaP10MPaC．10MPaP100MPaD．P100MPa35、

压力容器在名义厚度计算时，不考虑记入下述哪一项（D）。A．钢板负偏

差B．腐蚀裕量C．圆整值D．容器最小厚度36、塑性与脆性材料是用延

伸率来划分的，塑性材料的延伸率为（B）。A．＞3%B．＞5%C．＞

8%D．＞10%37、下述哪种约束类型是由力和力矩共同作用（D）。

A．柔索约束B．光滑面约束C．固定铰约束D．固定端约束38、化工

装置中装有液体的卧式容器可视为（B）。A．简支梁B．外伸梁C．非静

定梁D．悬臂梁39、对圆筒型容器下述说法正确的是（D）。

A．经向应力与环向应力相等B．经向应力与环向应力均为零C．经向应力大于环向应力D．经向应力小于环向应力40、造成梁断裂破环的主要原因是（B）。

A．弯矩B．剪应力C．弯矩和剪应力共同作用D．扭矩41、一般传动轴的许用扭转角规定为（B）。

A．(0.250~0.50)/mB．(0.50~1.00)/m

C．(1.00~2.00)/mD．

(20~40)/m

42、圆筒形容器的直径为D，则其第一曲率半径为（C）。A．DB．D/2C．D．0

43、下述封头中，哪一个制造容易但抗压性能最差（C）。P142A．锥形封头B．椭圆形封头C．平板封头D．球形封头44、下述对外压容器临界压力叙述错误的是（）。

A．筒体椭圆度与临界压力关系不大B．有加强圈时可以增加临界压力C．长径比相同但厚度大者临界压力大D．筒体材料与临界压力关系不大45、容器进行压力实验的方法中不包括下述哪一项（D）。

A．液压实验B．气压实验C．气密实验D．密封实验46、碳钢和铸铁的划分是依据（C）的不同。

A．含碳量B．含铁量C．含硫量D．含磷量47、材料的强度条件是指构件抵抗（A）的能力。

A．破坏B．变形C．稳定性D．韧性48、化工装置中下述哪个设备受

力可视为弯曲变形（A）。A．承受风压的塔器B．转动的泵轴C．容器的

拉杆D．塔器的地脚螺栓49、高压容器的压力范围为（C）。

A．o.1MPaP1.6MPaB．1.6MPaP10MPaC．10MPaP100MPaD．P100MP

50、铸铁材料广泛用于机床床身、机座等部位是因为其（B）。A．抗

拉性能好B．抗压性能好C．弹性好D．韧性好

51、低碳钢拉伸时沿与轴线450方向出现滑移线现象可以用下述哪个

理论加以解释（A．最大拉应力理论B．最大伸长线应变理论P82C．最大

剪应力理论D．形状改变比能理论

52、各向同性假设认为，材料沿各个方向具有相同的（D）

C）。

4、压力容器及其零部件标准化的基本参数是公称直径。（）

5、在梁

的设计中，选用工字梁比矩形梁更节约材料。（）6、泊松比为横向应变

与纵向应变的比值。（）

7、高温容器的许用应力是用强度极限与屈服极限作为危险应力来计

算的，取二者的较小值。8、纯弯曲时的正应力计算公式同样适用于横力

弯曲正应力的计算。（）9、设备强度设计中，是以计算厚度作为最终的

钢板选购依据。（）10、毒性较大的高压容器归属二类压力容器。（）11、高宽比为2的矩形截面竖放与横放时的抗弯截面模量之比为2。（）

12、受平面一般力系作用的构件可以简化为受一个平面汇交力系和平

面力偶系的共同作用。（）

13、所有的低压容器都属于一类容器。（）14、受弯曲作用的梁，在

剪力为零的位置，弯矩取极值。（）

15、处于平衡状态的机构，其中有一直杆只在两端受到铰链约束，忽

略其自重，则此杆一定是二力杆。（）

16、对于同样直径和压力的容器，采用平板封头的厚度最小。（）17、厚壁容器其外径与内径之比为Do/Di≤1.2。（）18、Q235A表示该金属的

屈服极限为235MPa，质量等级为A。（）19、Q235A钢的质量优于Q235B

的质量。（）20、在化工容器设计中，元件所承受的液柱静压力必须要计

入到计算压力中。

21、对构件进行受力分析时应先画出作用在物体上的主动力与约束反力。22、20R容器用钢和20钢含碳量一样，质量也一样。（）23、容器

在进行气密性试验前不一定要进行液压试验。（）24、化工设备的设计使

用年限一般为20年。（）25、二力杆上的两个外力与二力杆的实际几何

形状无关。（）26、在低于－20℃条件下工作的容器为深冷容器。（）27、设计厚度为计算厚度与钢板厚度负偏差之和。（）28、卧式容器的支座有

鞍座、圈座、耳座。（）

29、受扭转作用的圆形截面轴上的剪应力沿径向呈线性分布，在截面

圆心处剪应力为零。（）

30、中压容器的压力范围为：1.0MPaP16MPa。（）

31、作用力与反作用力等值、反向、共线，且作用在不同的物体上。（）32、钢管的公称直径是指其外径。（）33、作用力与反作用力大小相等、方向相反、作用同一直线，属平衡力系。（）34、外压容器在实际的

使用过程中，当达到临界压力时即发生失稳现象。（）

35、作用在刚体上的一个力，从原位置平行移到另一位置，其作用效

果不变。36、延伸率δ>5%的材料为塑性材料。（）37、用钢板卷焊而成

的筒体其公称直径是指其内径。（）38、力偶对刚体的作用效果与矩心的

位置无关。（）39、所有的金属材料在拉伸实验中都要经过四个阶段。（）40、虎克定律的适用范围是小于材料的屈服极限。（）41、进入地球轨道

运行的神六飞船属于一个外压容器。（）42、相同的受力情况下，圆柱形

容器的薄膜应力最小。（）43、介质无毒性的高压容器属于二类压力容器。（）44、外压容器的设计是先假定一个壁厚值，然后进行试算的过程。（）45、高大塔设备广泛采用裙式支座。（）46、纯弯曲时，在梁的横截面上

只有弯矩，没有剪力。（）47、第一强度理论和第二强度理论主要是用来

解释脆性材料的断裂。（）48、外压容器设计时，首先要考虑的是材料的

强度条件。（）49、当零件某部位开孔时，开孔位置横截面上将承受更大

的应力且应力不是均匀分布。

50、在钢中加入合金元素可提高钢的强度，从而减轻设备的重量。（）

51、椭圆形封头增加直边段的目的是为了起到局部加强的作用，并且

制造加工容易。（）

52、构件在大小相等、方向相反、且在同一直线上的两个力作用下处

于平衡状态，则此构件为二力杆。（）

53、Q235A属于普通质量的非合金钢，其强度极限为235MPa。（）54、低压容器在制成后投入生产前不需要进行压力试验。（）55、刚性圆筒其

破坏是由于强度不足和稳定性不足共同造成的。（）56、高大塔设备广泛

采用支承式支座。（）57、容器封头的结构中采用直边的目的是为了防止

边缘应力与热应力叠加（）

58、标号Q235A的碳钢为优质碳钢。（）59、因为半球形封头耐压性能最佳，因此实际化工生产中应用最为广泛。（）60、圆筒形容器的公称直径是指其筒体内径。（）61、碳钢材料加入合金元素后其性能将更加优越。（）62、构件的强度是指构件抵抗变形的能力。（）63、构件若只受两力，且大小相等方向相反，则构件处于平衡状态。（）64、轴向拉伸时其应力与应变成反比。（）65、梁承受载荷后发生断裂，其主要原因是弯矩过大。（）66、采用截面法对梁分析时规定，左逆右顺弯矩为正。（）67、受扭转的构件，采用实心比钢管更节约材料。（）68、搅拌器的搅拌轴在设计时选用空心轴比实心轴更节约材料。（）69、加设加强圈的筒体设备，其承压性能优于无加强圈的设备。（）70、三类压力容器比二类压力容器更具危险性（）71、圆轴扭转时，扭矩与极惯性矩越大，则相对扭转角越大。（）72、压力容器的设计厚度是经过圆整后的钢板的厚度值。（）73、碳钢与铸铁的本质区别是含碳量不同。（）74、合理安排梁的受力情况及截面形状可以提高梁弯曲时的强度。（）75、法兰连接是一种可拆式的连接，其失效主要表现为泄露。（）76、材料的延伸率是判断脆性材料与塑性材料的依据。（）77、回转形壳体经线上某一点的曲率半径为第二曲率半径。（）78、构件的刚度是指构件抵抗破坏的能力。（）79、封头处加设直边的作用是为了焊接方便。（）80、设备强度设计中，是以计算厚度作为最终的钢板选购依据。（）81、一般情况下脆性材料的抗拉能力较弱。（）82、压力容器法兰的公称直径是指与其连接的筒体内径。（）83、构件在存在应力集中的情况下，其强度会受到严重影响。（）

84、移动式压力容器、容积大于50立方米的球罐、高压容器均为三类压力容器。85、椭圆型封头越扁其承压性能越好。（）86、断面收缩率是反映材料的塑性指标之一。（）87、当梁上有集中力时，在集中力处弯矩图有突变。（）

88、装有无毒、不燃性物料的移动式压力容器为二类压力容器。（）

89、锥形容器根据受力情况，开孔位置应放在锥顶较合适。（）90、圆筒

形容器受内压时，其径向应力与环向应力大小相等。（）91、容器的公称

直径是指其外径。（）92、容器进行液压和气压实验时，其所有的程序及

过程是一致的。（）93、容器进行强度设计时，计算压力采用最大操作压力。（）94、圆轴扭转时，其圆心处的剪应力为零。（）95、管法兰的公

称直径是指与其连接的管道的公称直径。（）96、铸铁是指碳含量超过

2.11%的铁碳合金。（）97、当梁同时作用几个载荷时，其挠度和转角应

以产生最大影响的某一载荷来计算。（）98、采用截面法对梁分析时规定，左上右下剪力为正。（）99、含镍与含钛的合金钢通常归属于不锈钢。（）100、在梁的设计中，选择合理的截面可以有效提高粱的强度。（）101、

可锻铸铁既可以锻造又可以铸造。（）102、平面型密封面的法兰与凹凸

型相比，前者适用于压力比较高的场合。（）

四简答题

1、解释以下所列表示的含义？

椭圆封头DN2500某20-16MnRJB4702-92法兰-PI1200-0.6JB4701-92 2Cr13Q235A-F15MnVR0Cr18Ni9Ti45HT20020gQT400-

18RuT30016MnDR09MnNiDR00Cr17Ni14Mo216MnHP

2、试分析选用矩形截面梁时，为什么截面采用竖放而不是横放？

3、简述将力从一点平行移动到另一点(即力平移)的方法，并用图表

示出来。4、简述轴向拉伸或压缩时的虎克定律，并写出其两种表达式。5、简述薄膜应力与边缘应力有何区别？

6、试分析面积相同的矩形、圆形、圆环形截面，哪种截面抗弯能力强？

(1)b:h=1:2(2)(3)D:d=5:3

7、化工设备按照在生产过程中的作用原理可分为哪几类？其主要功

能是什么？8、试分析比较图中两种齿轮的布局，哪一种布局对提高传动

轴强度有利？

9、简述容器机械设计基本要求。10、简要说明约束的几种形式并出

实例？11、容器进行液压试验，其过程如何进行？

12、简述低碳钢材料的杆在轴向拉伸时表面出现滑移线的原因？13、

简述椭圆形封头增加直边的目的是什么

14、简述在内压圆筒上开椭圆形孔时椭圆的长轴应如何布置，为什么？

15、指出容器设计中，四个厚度δ、δn、δd、δe的名称及其相互

关系，并指出设备在使用过程中，真正作为依靠来承担介质压力的厚度是

哪个？

16、以下图中受均布载荷作用的悬臂梁来分析弯矩方程、剪力方程及

载荷集度间的相互关系。

17、简述提高粱弯曲强度和刚度的措施。

18、下图为低碳钢材料的拉伸曲线图，在图中标出各特征点及对应的

变形阶段，并且根据卸载定律绘出从M点逐渐卸除拉力后的应力应变曲线。

19、简述压力试验的种类及其目的。

20、简述椭圆形封头、半球形封头、锥形封头的优缺点。

21、简单说明容器、封头、钢管、法兰的公称直径分别是如何规定的。

22、指出下列回转壳体上诸点的第一曲率半径R1和第二曲率半径R2：

（如图）（1）球壳上任一点

图1

（2）圆锥壳上之M点

图2

23、简述法兰的结构及密封原理？

24、试做出下列图示杆AB的受力图（杆不考虑自重）。

25、材料力学中常见的几种变形形式是什么？试例举相对应的化工实例。26、简述按照承压性质和承压能力容器的分类。27、主要的强度理论

有哪些？例举各理论的适用材料？28、简要说明影响法兰密封的因素有哪些？29、试做出下列图示杆的受力图（杆忽略自重）。

30、简单说明设计厚度、名义厚度、有效厚度、计算厚度的含义及其

相互关系。31、试做出下列图示杆AB的力图（杆忽略自重）。

32、简述外压圆筒的种类及其特点。

33、容器按照承压性质可以分为哪两类？在同等的压力差下实际化工

生产中哪一类更容易出现问题？为什么？

34、简述静定梁的几种形式并用简图或化工容器实例表示。

35、试做出下列图示杆的受力图（杆忽略自重）。

36、容器进行气压试验，其过程如何进行。

37、试用图形表示低碳钢拉伸过程的几个阶段并简要说明各阶段特点。

38、简述外压容器是失稳临界压力的含义及其影响因素。39、边缘应力与

薄膜应力的区别是什么？40、简述边缘应力的特点及处理措施。

41、梁的挠曲线微分方程及其转角方程和挠度方程42、什么是主应力、主平面？

五计算题

1、一单梁吊车，简图如下，跨度长10米，由45a工字钢制成。梁自重不计，电动葫芦重量G=15kN,起吊重物Q=70kN，梁的材料为Q235A钢，试校核梁的强度。Q235A钢的许用应力[σ]=140MPa，45a工字钢的抗弯截面模量Wz=1430cm3

2、矩形截面的简支梁CD，其截面尺寸和所受载荷如图所示。求：（1）梁的剪力方程和弯矩方程，并绘出剪力图和弯矩图，确定危险截面

上的最大正应力σma某；（2）确定梁上A、B点的正应力。（未注单位

尺寸均为mm）

60CA1m4mD1.5m120

200B50F=20kN3、有一平均直径为10000mm的球形容器，其工作压力

为0.4MPa，平均厚度为20mm，试求该球形容器壁内的工作应力。

4、图示梯子在A点铰接，B、C在光滑面上，DE处用绳子联接，一重W的人站在G点上，已知l、a、h、α，不计梯重，求绳子的张力。

5、悬臂梁AB，在自由端受集中力P的作用，如图所示。求出梁的剪

力方程和弯矩方程，并作出剪力图和弯矩图。

6、悬臂梁AB，在自由端受集中力P作用，如图所示。已知E、I为

常数，试求此梁的挠曲线方程和转角方程，并求最大挠度和最大转角。

7、欲设计一台内径为1200mm的圆柱形容器，工作温度为20℃，最高工

作压力为1.6MPa，筒体采用双面对接焊，局部探伤，端盖为标准椭圆形

封头，采用整板冲压成型，容器装有安全阀，材质为Q235A。已知常温

σ=235MPa，σb＝370MPa，n=1.6，nb=3.0。容器为单面腐蚀，腐蚀速度

为0.2mm/a。设计使用年限为10年，试设计该容器筒体及封头厚度。钢

板厚度负偏差（mm）钢板厚度负偏差C1

8、某球形内压薄壁容器，内径为Di＝2800mm，壁厚为δn＝22mm，

若令焊接接头系数φ＝

3.8～

4.00.304.5～

5.50.50

6.0～

7.00.6

8.0～250.826～300.91.0，

厚度附加量C＝2mm，试计算该球形容器的最大允许工作压力。已知钢材

的许用应力[σ]t＝147MPa。

9、某化工厂反应釜，内径Di＝2000mm，工作温度为5～105℃，计算

压力pc＝1.6MPa，釜体材料选用0Cr18Ni10Ti，采用双面焊对接接头，局

部无损探伤，厚度附加量为C=2mm，材料的许用应力[σ]t＝137MPa，σ

＝205MPa，试设计釜体厚度。

10、一圆筒形锅炉汽包，内径Di=1200mm，操作压力4MPa（表压），

蒸汽温度250℃，汽包上装有安全阀，材料20R，筒体采用带垫板的对接焊，全部探伤，试设计该汽包的厚度。上述条件下可查得材料许用应力为[σ]t=104MPa，Ф=0.9，腐蚀余量及负偏差均取1mm。

11、三铰刚架如图所示，A、B、C三处均为圆柱铰链连接，尺寸如图，刚架自重不计，试求在水平力P作用下刚架A、B两处所受的约束反力。

12、计算下列各种承受气体均匀内压作用的薄壁回转壳体上诸点的薄

膜应力σθ和σm。（1）球壳上任一点，已知p＝2.5MPa，Di＝1000mm，δ＝8mm；

（2）圆柱壳上任一点，已知p＝1MPa，Di＝2000mm，δ＝20mm。

13、一圆截面钢杆的形状见右图，钢的弹性模量E=200GPa,P=40KN.

试求：①杆各段截面的轴力并做出轴力图。②杆产生的变形。

14、一长为L的钢制阶梯杆，其受力情况如图所示。已知杆AC、CD、DB各段横截面积分别为A1、A2、A3，材料的弹性模量均为E，试求：（1）AC、CD、DB各段的应力和变形；（2）AB杆的总变形。